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1、目录一、设计要求4二、设计目的4三、所用仪器设备4四、具体设计过程41 UDP可靠传输机制42 帧结构设计52.1管理应用层帧结构62.2适配层报文格式62.3控制帧的帧结构63可靠传输的软件实现73.1数据缓存设计73.2定时器设计73.3接收任务设计83.4发送任务设计93.5监控任务设计10五、实验程序11六、设计心得体会14七、参考文献1413UDP协议的研究及实现摘要:在高速数据传输网络中,用户数据报协议(UDP)有着其他数据传输协议无法比拟的优势,但同时也存在着传输可靠性。目前实现IP网络消息
2、交换和数据传输的方法主要有TCP传输控制协议和SCTP简单流传输协议,以及UDP用户数据报协议。这些协议各有特点,但都不能完全满足通信网络中高效数据传输的要求。TCP和SCTP协议都是面向连接的,保证了数据的可靠传输,但是处理复杂,无法支持海量并发连接。UDP协议采用面向非连接的传输策略,速度快,效率高,可支持海量并发连接,但存在可靠性差,传输功能少的缺点。但对绝大多数基于消息包传递的应用程序来说,基于帧的通信比基于流的通信更为直接和有效。 随着通信技术和光器件的不断发展,光网络设备的功能越来越强,对光
3、网络设备的管理和维护也越来越复杂。网管与设备间通信的数据量越来越大,设备内部各单元间的数据交换越来越频繁,数据量也越来越大。这些新的变化对设备内部数据通信的实时性和可靠性都提出了较高的要求。目前开放系统互连(OSI)模型中传输层采用的主要有传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)[1],其中,TCP是面向连接的协议,理过程复杂,效率不高;并且TCP不支持广播和组播,不能适应光网络设备内部数据交换的要求。UDP采用了无连接的传网络的传输效率;并且UDP支持广播和组播。但UDP不能保证数据的可靠传输。
4、如果能在充分利用UDP优势的前提下,保证UDP通信的可靠性,将使通信设备的性能得到很大的提高,因此对UDP可靠性的研究和改进已经成为当前的热点问题。一、设计要求：1、了解UDP是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。了解UDP13协议基本上是IP协议与上层协议的接口。了解UDP协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。2、清楚所研究协议的重要性，在整个协议族中的地位，作用，应用场所。3、掌握所研究协议的工作流程，画出流程图。5、报告按格式书写，字迹工整，作图
5、规范。二、设计目的了解传输层的工作方式，研究udp协议的工作流程，并画出流程图，能读懂C语言编写的实现udp协议的程序，并写上注释。三、所用仪器设备互联网，Word文档，以及相关计算机书。四、具体设计过程1 UDP可靠传输机制为了解决UDP传输过程中存在的丢包、乱序等问题,在嵌入式系统网络分层体系的应用层中增加两个子层,其网络分层体系结构如图1所示。13图1 UDP可靠传输网络体系结构管理应用层处理的是协议数据单元(PDU),协议适配层处理的是单个的消息数据单元(MDU)。发送数据时管理应用层接收用户数据
6、,经过处理形成PDU帧,下发给协议适配层,协议适配层将PDU帧分解成MDU分片,下发给UDP层;接收数据时协议适配层U帧进行确认,并主动对丢失的MDU分片进行批量请求重传;在发送端,响应接收端的重传请求,重传指定的MDU分片,并在确认超时后重传没有被确认的PDU帧[2～3]。不对接收的所有MDU分片进行确认,重传时也只重传指定的MDU分片,这样可以在保证数据传输可靠性的前提下,有效地提高传输效率。为实现PDU帧的确认和MDU分片的重传,对发送端所有的PDU帧统一编号,依次循环累加。接收端通过PDUDU分片
7、也进行编号,从1开始到65535顺序累加,接收端通过MDU分片号,判断是否收到完整的PDU帧,并通过分片号请求重传缺失的MDU分片。2 帧结构设计为实现上述的传输机制,需要在应用层重新设计发送数据的帧结构。包括面向用户数据的管理应用层PDU的帧结构,面向UDP的协议适配层MDU的报文结构,以及用于确认和请求重传的控制帧结构。2.1管理应用层帧结构管理应用层的PDU帧由PDU帧头和PDU信息组成,如图2所示。PDU帧头为帧的分片和重组提供必要的信息,PDU信息即用户提交的数据。图2 管理应用层的PDU帧结构
8、132.2适配层报文格式协议适配层的MDU分片由报文头和报文数据组成。报文头为请求重传提供必要的信息,报文数据封装PDU帧。由于以太网的最大传输单元(MaximumTransmissionUnit,MTU)最长为1500字节,而IP包头分片的数据长度不超过1450字节(保留的字节备用)。当被封装的PDU帧长超过1450个字节时,则对PDU帧进行分片。传输的数据最大可达65535×1450个字节,突破了UDP传输时报文长度不超过
